Charles Darwin (1809-1882) a été le premier à produire un arbre de vie évolutif. Il était très prudent quant à la possibilité de reconstituer l'histoire de la vie. Dans le chapitre IV de son ouvrage On the Origin of Species (1859), il a présenté un diagramme abstrait d'un arbre de vie théorique pour les espèces d'un grand genre sans nom (voir figure).
Selon les propres termes de Darwin : "Ainsi, les petites différences qui distinguent les variétés d'une même espèce, auront tendance à augmenter régulièrement jusqu'à ce qu'elles soient égales aux grandes différences entre les espèces d'un même genre, ou même de genres distincts."
Il s'agit d'un modèle de ramification sans nom d'espèce, contrairement à l'arbre plus linéaire qu'Ernst Haeckel a créé des années plus tard.
Dans son résumé de la section telle que révisée dans la 6e édition de 1872, Darwin explique ses vues sur l'Arbre de vie :
Les affinités de tous les êtres d'une même classe ont parfois été représentées par un grand arbre. Je crois que cette comparaison dit en grande partie la vérité. Les rameaux verts et bourgeonnants peuvent représenter les espèces existantes ; et ceux produits au cours des années précédentes peuvent représenter la longue succession des espèces éteintes...
Les branches divisées en grandes branches, et celles-ci en branches de plus en plus petites, étaient elles-mêmes autrefois, lorsque l'arbre était jeune, des rameaux bourgeonnants ; et cette connexion des bourgeons anciens et actuels par des branches ramifiées pourrait bien représenter la classification de toutes les espèces éteintes et vivantes en groupes subordonnés aux groupes.
Parmi les nombreux rameaux qui ont prospéré lorsque l'arbre n'était qu'
un simple buisson, seuls deux ou trois, devenus de grandes branches, survivent et portent les autres branches ; ainsi, avec les espèces qui ont vécu pendant les périodes géologiques passées, très peu ont laissé des descendants vivants et modifiés. Depuis la première croissance de l'arbre, de nombreuses branches se sont décomposées et sont tombées ; et ces branches tombées de tailles diverses peuvent représenter ces ordres, familles et genres entiers qui n'ont plus de représentants vivants, et qui ne nous sont connus qu'à l'état fossile.
Comme nous voyons
ici et là une mince branche traînante qui jaillit d'une fourche au bas d'un arbre et qui, par hasard, a été favorisée et est encore vivante à son sommet, nous voyons de temps en temps un animal comme l'Ornithorhynchus (Platypus) ou le Lepidosiren (dipneuste d'Amérique du Sud), qui relie dans une certaine mesure par ses affinités deux grandes branches de la vie, et qui a apparemment été sauvé de la concurrence fatale en ayant habité une station protégée.
Comme les bourgeons donnent naissance par croissance à de nouveaux bourgeons, et que ceux-ci, s'ils sont vigoureux, se ramifient et recouvrent de tous côtés de nombreuses branches plus ou moins raides, je crois que, de génération en génération, il en a été de même pour le grand arbre de vie, qui remplit de ses branches mortes et cassées la croûte terrestre, et couvre la surface de ses ramifications toujours plus belles.
